以東京大學(xué)副教授飯塚毅為首的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布了一項(xiàng)研究成果，表明太陽系的誕生與大約46億年前發(fā)生的超新星爆炸幾乎同時(shí)發(fā)生。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在太陽系形成初期，距離其100光年以內(nèi)的地方，一顆質(zhì)量約為太陽25倍的大質(zhì)量恒星發(fā)生了超新星爆炸。

從隕石中元素的豐度推測(cè)未解明的鋁26的起源

恒星被認(rèn)為是在氣體和塵埃（分子云）聚集的高密度區(qū)域通過引力收縮而誕生的。新誕生的恒星被氣體和塵埃盤狀聚集的原始行星盤（在太陽系的情況下也稱為原始太陽系盤）所包圍，其中形成了巨大的氣體行星和巖石行星，以及小行星和彗星等小天體。

這些最初期太陽系形成后墜落到地球并被回收的隕石中，與地球上形成的較年輕巖石相比，已知含有過量的鎂的穩(wěn)定同位素鎂26（26Mg）。隕石中過量的鎂26被認(rèn)為是巖石形成時(shí)吸收了鋁的放射性同位素鋁26（26Al，半衰期約73萬年）的證據(jù)，并且被認(rèn)為是鋁26的β衰變產(chǎn)生的子核。

最初期太陽系中產(chǎn)生鋁26的天體或現(xiàn)象的候選包括：像太陽這樣相對(duì)較輕的恒星在演化成白矮星之前達(dá)到的“漸近巨星分支星（AGB星）”、質(zhì)量超過太陽40倍的“沃爾夫-拉葉星（大質(zhì)量恒星在結(jié)束其短暫生命之前達(dá)到的階段）”、與恒星組成雙星系統(tǒng)的白矮星引發(fā)的“熱核反應(yīng)型超新星爆炸”、以及質(zhì)量超過太陽8倍的大質(zhì)量恒星引發(fā)的“重力坍縮型超新星爆炸”。然而，這些候選尚未被明確確定，鋁26的起源仍然未解明。

因此，研究團(tuán)隊(duì)嘗試對(duì)在原始太陽系盤不同位置形成且年代已知的多顆隕石中所含元素進(jìn)行分析。研究團(tuán)隊(duì)指出，隕石中鎂26的含量可以推算出其形成時(shí)吸收的鋁26的量。近年來已發(fā)現(xiàn)，鋁26的含量從原始太陽系盤的內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸增加。而此次研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，鈦的穩(wěn)定同位素鈦46（46Ti）和鈦50（50Ti）的豐度也呈現(xiàn)出類似的趨勢(shì)。

由于豐度的不均勻性存在相關(guān)性，鈦46和鈦50也可能是與鋁26在同一天體或現(xiàn)象中生成后被吸收的。鈦的同位素的生成量受恒星溫度、密度等環(huán)境因素影響，但分析結(jié)果顯示，原始太陽系盤中鈦46和鈦50的豐度最能被質(zhì)量約為太陽25倍的大質(zhì)量恒星中生成的鈦量所解釋。這種質(zhì)量的恒星會(huì)發(fā)生重力坍縮型超新星爆炸，因此研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為鋁26的起源正是重力坍縮型超新星。

太陽系是否在大質(zhì)量恒星消亡時(shí)形成？

利用鋁和鈦同位素的相關(guān)性，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種方法，用于同時(shí)推算超新星爆炸與最古老隕石形成年代之間的時(shí)間差，以及超新星爆炸釋放物質(zhì)混入太陽系的比例。（圖片來源：東京大學(xué)）

此外，研究團(tuán)隊(duì)利用鋁和鈦同位素的相關(guān)性，開發(fā)了一種方法，能夠同時(shí)確定超新星爆炸發(fā)生的年代以及釋放物質(zhì)混入太陽系的比例。應(yīng)用這一方法的結(jié)果顯示，超新星爆炸發(fā)生的年代比最古老隕石的形成年代早約90萬年，并且推測(cè)爆炸發(fā)生的位置距離當(dāng)時(shí)的太陽系不到100光年。

近年來對(duì)多種原始恒星的觀測(cè)表明，行星的形成可能在恒星開始形成后的10萬至100萬年內(nèi)迅速完成。也就是說，超新星爆炸到物質(zhì)混入太陽系的90萬年時(shí)間差，與分子云收縮導(dǎo)致恒星開始形成到原始行星盤中固體物質(zhì)開始形成的典型時(shí)間尺度相當(dāng)。

基于此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，太陽系的形成開始于超新星爆炸幾乎同時(shí)期，類似于在超新星殘骸周圍觀測(cè)到的下一代恒星形成過程，太陽系也可能是在一顆消亡的大質(zhì)量恒星伴隨下形成的。